JP2001192533A - Epoxy resin composition and semiconductor device - Google Patents
Epoxy resin composition and semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン系難燃
剤、アンチモン化合物を含まず、難燃性、高温保管特性
に優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及び半導体
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation which does not contain a halogen-based flame retardant and an antimony compound and has excellent flame retardancy and high-temperature storage characteristics, and a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、集積
回路等の電子部品は、主にエポキシ樹脂組成物で封止さ
れている。これらのエポキシ樹脂組成物中には、難燃性
を付与するためにハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化
合物が配合されている。ところが、環境・衛生の点から
ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合物を使用しない
で、難燃性に優れたエポキシ樹脂組成物の開発が要求さ
れている。又、ハロゲン系難燃剤及びアンチモン化合物
を含むエポキシ樹脂組成物で封止された半導体装置を高
温下で保管した場合、これらの難燃剤成分から熱分解し
たハロゲン化物が遊離し、半導体素子の接合部を腐食
し、半導体装置の信頼性を損なうことが知られており、
難燃剤としてハロゲン系難燃剤とアンチモン化合物を使
用しなくても難燃グレードがUL−94のV−0を達成
できるエポキシ樹脂組成物が要求されている。2. Description of the Related Art Conventionally, electronic components such as diodes, transistors, and integrated circuits are mainly sealed with an epoxy resin composition. These epoxy resin compositions contain a halogen-based flame retardant and an antimony compound in order to impart flame retardancy. However, development of an epoxy resin composition having excellent flame retardancy without using a halogen-based flame retardant and an antimony compound is demanded from the viewpoint of environment and hygiene. Further, when a semiconductor device sealed with an epoxy resin composition containing a halogen-based flame retardant and an antimony compound is stored at a high temperature, a thermally decomposed halide is liberated from these flame retardant components and the semiconductor element is bonded. Is known to corrode the semiconductor device and impair the reliability of the semiconductor device.
There is a demand for an epoxy resin composition that can achieve a flame retardant grade of V-0 of UL-94 without using a halogen-based flame retardant and an antimony compound as the flame retardant.
【0003】このように、半導体装置を高温下(例え
ば、185℃等)に保管した後の半導体素子の接合部
(ボンディングパッド部)の耐腐食性のことを高温保管
特性といい、この高温保管特性を改善する手法として
は、五酸化二アンチモンを使用する方法(特開昭55−
146950号公報)や、酸化アンチモンと有機ホスフ
ィンとを組み合わせる方法(特開昭61−53321号
公報)等が提案され、効果が確認されているが、最近の
半導体装置に対する高温保管特性の高い要求レベルに対
して、エポキシ樹脂組成物の種類によっては不満足なも
のもある。又、難燃剤として、特定の金属水酸化物と特
定の金属酸化物の併用、或いは特定の金属水酸化物と特
定の金属酸化物の複合化金属水酸化物を用いることによ
り、難燃性と耐湿信頼性を解決する提案がされているが
(特開平10−251486号公報、特開平11−11
945号公報等)、十分な難燃性を発現させるために
は、多量の添加を必要とし、そのため成形性、耐半田ク
ラック性の低下を引きおこす問題があり、かつ、耐湿信
頼性も十分なものとはいえない。即ち、難燃性を維持
し、成形性、高温保管特性、耐湿信頼性及び耐半田クラ
ック性に優れ、ハロゲン系難燃剤、及びアンチモン化合
物を使用しないエポキシ樹脂組成物が求められている。[0003] As described above, the corrosion resistance of the bonding portion (bonding pad portion) of a semiconductor element after storing a semiconductor device at a high temperature (for example, 185 ° C or the like) is called high-temperature storage characteristics. As a method for improving the characteristics, a method using diantimony pentoxide (Japanese Patent Laid-Open No.
146950) and a method of combining antimony oxide with an organic phosphine (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-53321) have been proposed and their effects have been confirmed. On the other hand, some types of epoxy resin compositions are not satisfactory. Further, by using a combination of a specific metal hydroxide and a specific metal oxide, or a composite metal hydroxide of a specific metal hydroxide and a specific metal oxide as a flame retardant, the flame retardancy is improved. There have been proposals to solve the moisture resistance reliability (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-251486 and 11-11).
No. 945, etc.), in order to exhibit sufficient flame retardancy, a large amount of addition is required, and therefore, there is a problem that the moldability and the solder crack resistance are deteriorated, and the moisture resistance reliability is also sufficient. Not really. That is, there is a need for an epoxy resin composition that maintains flame retardancy, is excellent in moldability, high-temperature storage characteristics, moisture resistance reliability, and solder crack resistance, and does not use a halogen-based flame retardant and an antimony compound.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ハロゲン系
難燃剤、及びアンチモン化合物を含まず成形性、難燃
性、高温保管特性、耐湿信頼性及び耐半田クラック性に
優れた半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用
いて半導体素子を封止してなる半導体装置を提供するも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a semiconductor encapsulation which does not contain a halogen-based flame retardant and an antimony compound and has excellent moldability, flame retardancy, high-temperature storage characteristics, moisture resistance reliability and solder crack resistance. An epoxy resin composition and a semiconductor device obtained by encapsulating a semiconductor element using the same are provided.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)エポキ
シ樹脂、(B)フェノール樹脂、(C)硬化促進剤、
(D)無機充填材、(E)全エポキシ樹脂組成物中に1
〜15重量%の一般式(1)で示される金属水酸化物固
溶体、及び(F)全エポキシ樹脂組成物中に0.2〜3
重量%の一般式(2)で示されるイオン捕捉剤を必須成
分とし、(D)と(E)と(F)の合計量が全エポキシ
樹脂組成物中に70〜93重量%であり、 Mg1-xM2+ x(OH)2 (1) (式中M2+は、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu
2+及びZn2+からなる群から選ばれた少なくとも1種の
二価金属イオンを示し、xは0.01≦x≦0.5の数
を示す) MgaAlb(OH)2a+3b-2c(CO3)c・dH2O (2) (式中、0<b/a≦1、0≦c/b<1.5、dは正
数)より好ましくは、一般式(1)で示される金属水酸
化物固溶体のM2+がZn2+又はNi2+で、一般式(2)
で示されるイオン捕捉剤がMg4.3Al2(OH)12.6C
O3・3.5H2Oであることを特徴とする半導体封止用
エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いて半導体素子を封
止してなることを特徴とする半導体装置である。The present invention provides (A) an epoxy resin, (B) a phenolic resin, (C) a curing accelerator,
(D) Inorganic filler, (E) 1 in the total epoxy resin composition
To 15% by weight of the metal hydroxide solid solution represented by the general formula (1) and (F) 0.2 to 3% by weight in the total epoxy resin composition.
% By weight of the ion scavenger represented by the general formula (2) as an essential component, and the total amount of (D), (E) and (F) is 70 to 93% by weight in the total epoxy resin composition; 1-x M 2+ x (OH) 2 (1) (where M 2+ is Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu
Represents at least one kind of divalent metal ion selected from the group consisting of 2+ and Zn 2+ , and x represents a number of 0.01 ≦ x ≦ 0.5) Mg a Al b (OH) 2a + 3b -2c (CO 3 ) c · dH 2 O (2) (where 0 <b / a ≦ 1, 0 ≦ c / b <1.5, and d is a positive number), more preferably the general formula (1) Wherein M 2+ of the metal hydroxide solid solution represented by the general formula (2) is Zn 2+ or Ni 2+
Is an ion scavenger represented by Mg 4.3 Al 2 (OH) 12.6 C
An epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor characterized by being O 3 .3.5H 2 O, and a semiconductor device characterized by encapsulating a semiconductor element using the same.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ樹脂とし
ては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、
スチルベン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ト
リフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリ
フェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エ
ポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(フ
ェニレン骨格、ジフェニレン骨格等を有する)等が挙げ
られ、これらは単独でも混合して用いても差し支えな
い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The epoxy resin used in the present invention refers to all monomers, oligomers and polymers having two or more epoxy groups in one molecule, and their molecular weight and molecular structure are not particularly limited. For example, biphenyl type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin,
Stilbene epoxy resin, phenol novolak epoxy resin, cresol novolak epoxy resin, triphenolmethane epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane epoxy resin, epoxy resin containing triazine nucleus, dicyclopentadiene-modified phenol epoxy resin, phenol aralkyl Type epoxy resin (having a phenylene skeleton, a diphenylene skeleton and the like) and the like, and these may be used alone or in combination.
【0007】本発明に用いるフェノール樹脂としては、
1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、その分子量、分
子構造を特に限定するものではないが、例えば、フェノ
ールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシ
クロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フ
ェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノー
ルアラルキル樹脂(フェニレン骨格、ジフェニレン骨格
等を有する)等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いても差し支えない。これらの内では特に、フェノー
ルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノー
ル樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テルペン変性フェ
ノール樹脂等が好ましい。これらの配合量としては、全
エポキシ樹脂のエポキシ基数と全フェノール樹脂のフェ
ノール性水酸基数の比が0.8〜1.3が好ましい。The phenolic resin used in the present invention includes:
Monomers, oligomers, and polymers generally having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule are not particularly limited in molecular weight and molecular structure. For example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, dicyclopentadiene-modified phenol Resins, terpene-modified phenolic resins, triphenolmethane-type resins, phenol aralkyl resins (having a phenylene skeleton, diphenylene skeleton, and the like) and the like can be used alone or in combination. Of these, phenol novolak resins, dicyclopentadiene-modified phenol resins, phenol aralkyl resins, terpene-modified phenol resins, and the like are particularly preferable. The ratio of the number of epoxy groups in all epoxy resins to the number of phenolic hydroxyl groups in all phenolic resins is preferably 0.8 to 1.3.
【0008】本発明に用いる硬化促進剤としては、エポ
キシ基とフェノール性水酸基との硬化反応を促進させる
ものであればよく、一般に封止材料に使用するものを使
用することができる。例えば、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7、トリフェニルホスフィ
ン、2−メチルイミダゾール、テトラフェニルホスホニ
ウム・テトラフェニルボレート等が挙げられ、これらは
単独でも混合して用いても差し支えない。As the curing accelerator used in the present invention, any one can be used as long as it promotes a curing reaction between an epoxy group and a phenolic hydroxyl group, and those generally used for a sealing material can be used. For example, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, triphenylphosphine, 2-methylimidazole, tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate and the like can be mentioned, and these may be used alone or as a mixture. Absent.
【0009】本発明に用いる無機充填材としては、一般
に封止材料に使用されているものを使用することができ
る。例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミ
ナ、窒化珪素等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いても差し支えない。無機充填材の配合量としては、
金属水酸化物固溶体及びイオン捕捉剤と前記の無機充填
材との合計量が、成形性と耐半田クラック性のバランス
から、全エポキシ樹脂組成物中に70〜93重量%含有
することが好ましい、70重量%未満だと、吸水率の上
昇に伴う耐半田クラック性が低下し、93重量%を越え
ると、ワイヤースィープ及びパッドシフト等の成形性の
問題が生じ、好ましくない。As the inorganic filler used in the present invention, those generally used for a sealing material can be used. For example, fused silica, crystalline silica, talc, alumina, silicon nitride and the like can be mentioned, and these may be used alone or in combination. As the compounding amount of the inorganic filler,
It is preferable that the total amount of the metal hydroxide solid solution and the ion scavenger and the inorganic filler is 70 to 93% by weight in the total epoxy resin composition in view of the balance between moldability and solder crack resistance. If it is less than 70% by weight, the solder cracking resistance decreases with an increase in the water absorption, and if it exceeds 93% by weight, problems such as wire sweep and pad shift are caused, which is not preferable.
【0010】本発明に用いる一般式(1)で示される金
属水酸化物固溶体は、難燃剤として作用し、その難燃機
構としては、燃焼時に金属水酸化物固溶体が脱水を開始
し、吸熱することによって燃焼反応を阻害するものであ
る。又、硬化した樹脂成分の炭化を促進し、硬化物表面
に酸素を遮断する難燃層を形成すると考えられる。更
に、本発明の金属水酸化物固溶体は、吸熱開始温度を適
度に下げ、難燃性能を向上する効果がある。吸熱開始温
度が低いと成形性、信頼性に悪影響を及ぼし、又、吸熱
開始温度が樹脂成分の分解温度より高いと難燃性が低下
するが、本発明の金属水酸化物固溶体の吸熱開始温度
は、300〜350℃近辺で適度な値である。これらの
内で特に好ましいM2+としては、Ni2+、Zn2+であ
る。本発明の金属水酸化物固溶体の配合量としては、全
エポキシ樹脂組成物中に1〜15重量%が好ましく、更
に好ましくは1〜10重量%である。1重量%未満だと
難燃性が不足し、15重量%を越えると耐半田クラック
性、成形性が低下するので好ましくない。本発明の金属
水酸化物固溶体の平均粒径としては、0.5〜30μm
が好ましく、更に好ましくは0.5〜10μmである。The metal hydroxide solid solution represented by the general formula (1) used in the present invention acts as a flame retardant, and its flame retarding mechanism is such that the metal hydroxide solid solution starts dehydration and absorbs heat during combustion. This inhibits the combustion reaction. In addition, it is considered that the flame retardant layer that promotes carbonization of the cured resin component and blocks oxygen on the surface of the cured product is formed. Further, the metal hydroxide solid solution of the present invention has an effect of appropriately lowering the endothermic onset temperature and improving the flame retardancy. If the endothermic start temperature is low, the moldability and reliability are adversely affected, and if the endothermic start temperature is higher than the decomposition temperature of the resin component, the flame retardancy decreases, but the endothermic start temperature of the metal hydroxide solid solution of the present invention is reduced. Is an appropriate value around 300 to 350 ° C. Of these, particularly preferred M 2+ are Ni 2+ and Zn 2+ . The compounding amount of the metal hydroxide solid solution of the present invention is preferably from 1 to 15% by weight, more preferably from 1 to 10% by weight, based on the whole epoxy resin composition. If it is less than 1% by weight, the flame retardancy is insufficient, and if it exceeds 15% by weight, the solder crack resistance and the moldability are undesirably reduced. The average particle size of the metal hydroxide solid solution of the present invention is 0.5 to 30 μm.
And more preferably 0.5 to 10 μm.
【0011】一般式(2)で示されるイオン捕捉剤は、
エポキシ樹脂組成物中で高分散化させると、難燃性を有
することから、金属水酸化物固溶体との相乗効果として
難燃性が向上し、配合量を低減することが可能となる。
この結果、配合量を少なくしても難燃性を維持し、成形
性及び強度の低下、吸水率の増加等を防ぐことができ
る。特に好ましくは、Mg4.3Al2(OH)12.6CO3
・3.5H2Oである。本発明の一般式(2)で示され
るイオン捕捉剤の配合量としては、全エポキシ樹脂組成
物中に0.2〜3重量%が好ましい。0.2重量%未満
だと耐湿性が不足し、3重量%を越えると硬化性の低下
が著しく、吸水量も増大し、耐半田クラック性の低下が
著しくなるので好ましくない。又、本発明の一般式
(2)で示されるイオン捕捉剤以外にも、燐酸、有機酸
アニオン、ハロゲンアニオン、アルカリ金属カチオン、
アルカリ土類金属カチオン等を捕捉する他のイオン捕捉
剤を併用することができる。併用できるイオン捕捉剤と
しては、例えば、Bi2O3・nH2O、Zr(HPO4)
2・H2O、Ti(HPO4)2・H2O、(NH4)3Mo
12(PO4)40・nH2O、Ca10(PO4)6(O
H)2、BiO(OH)0.7(NO3)0.3、BiO(O
H)0.74(NO3)0.1 5(HSiO3)0.11、BiO(O
H)等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても
差し支えない。なお、併用できるイオン捕捉剤の配合量
としては、全エポキシ樹脂組成物中に0.1〜1重量%
が好ましく、1重量%を越えると硬化性が低下する。The ion scavenger represented by the general formula (2) is
When highly dispersed in the epoxy resin composition, it has flame retardancy, so that the flame retardancy is improved as a synergistic effect with the metal hydroxide solid solution, and the blending amount can be reduced.
As a result, flame retardancy can be maintained even if the blending amount is reduced, and a decrease in moldability and strength, an increase in water absorption, and the like can be prevented. Particularly preferably, Mg 4.3 Al 2 (OH) 12.6 CO 3
· 3.5H is a 2 O. The compounding amount of the ion scavenger represented by the general formula (2) of the present invention is preferably 0.2 to 3% by weight in the whole epoxy resin composition. If it is less than 0.2% by weight, the moisture resistance is insufficient, and if it exceeds 3% by weight, the curability is remarkably reduced, the water absorption is increased, and the solder crack resistance is remarkably reduced. Further, in addition to the ion scavenger represented by the general formula (2) of the present invention, phosphoric acid, organic acid anion, halogen anion, alkali metal cation,
Other ion scavengers for scavenging alkaline earth metal cations and the like can be used in combination. Examples of ion scavengers that can be used in combination include Bi 2 O 3 .nH 2 O, Zr (HPO 4 )
2 · H 2 O, Ti (HPO 4 ) 2 · H 2 O, (NH 4 ) 3 Mo
12 (PO 4 ) 40 nH 2 O, Ca 10 (PO 4 ) 6 (O
H) 2 , BiO (OH) 0.7 (NO 3 ) 0.3 , BiO (O
H) 0.74 (NO 3) 0.1 5 (HSiO 3) 0.11, BiO (O
H) and the like, and these may be used alone or as a mixture. The amount of the ion scavenger that can be used in combination is 0.1 to 1% by weight in the total epoxy resin composition.
Preferably, if it exceeds 1% by weight, the curability decreases.
【0012】金属水酸化物固溶体及びイオン捕捉剤は、
各々単独でも難燃性を付与する性質があるが、十分な難
燃性を発現させるには、多量の配合量が必要となる。し
かし多量に配合すると、成形性及び強度の低下、吸水率
の増加を引き起こす傾向にあり、耐半田クラック性が低
下する。これらの諸物性の低下を防ぐためにも配合量は
極力少なくする必要がある。本発明者は、金属水酸化物
固溶体と一般式(2)のイオン捕捉剤とを併用すること
により、その相乗効果として更に難燃性が向上し、配合
量を低減できることを見いだした。各々の難燃剤とも燃
焼時の吸熱作用があり、更に、金属水酸化物固溶体は、
硬化した樹脂成分の炭化を促進させ、一般式(2)のイ
オン捕捉剤は、可燃性ガスを捕捉する働きを有し、難燃
性に寄与すると考えられている。更に、イオン捕捉剤
は、樹脂成分、金属水酸化物固溶体等に含まれるイオン
性不純物を捕捉することによりアルミニウムの腐食を防
止し耐湿信頼性を向上する作用がある。理由は定かでな
いが、両者を併用することにより、互いの能力を補い合
い、その相乗効果として高い難燃性を得ることができ
る。その結果として、配合量を少なくしても難燃性を維
持し、成形性及び強度の低下、吸水率の増加等を防ぐこ
とができる。[0012] The metal hydroxide solid solution and the ion scavenger are
Each of them has the property of imparting flame retardancy even if used alone, but a large amount of compounding is required to express sufficient flame retardancy. However, if it is blended in a large amount, the moldability and strength tend to decrease, and the water absorption tends to increase, and the solder crack resistance decreases. In order to prevent these physical properties from deteriorating, it is necessary to reduce the compounding amount as much as possible. The present inventor has found that the combined use of the metal hydroxide solid solution and the ion scavenger of the general formula (2) further improves the flame retardancy as a synergistic effect, and can reduce the amount of the compound. Each of the flame retardants has an endothermic effect at the time of combustion, and further, a metal hydroxide solid solution is
It is believed that the ion scavenger of the general formula (2) promotes carbonization of the cured resin component, has a function of trapping combustible gas, and contributes to flame retardancy. Further, the ion scavenger has an effect of preventing corrosion of aluminum and improving moisture resistance reliability by trapping ionic impurities contained in a resin component, a metal hydroxide solid solution and the like. Although the reason is not clear, the combined use of both makes it possible to complement each other's abilities and obtain high flame retardancy as a synergistic effect. As a result, flame retardancy can be maintained even if the blending amount is reduced, and a decrease in moldability and strength, an increase in water absorption, and the like can be prevented.
【0013】本発明のエポキシ樹脂組成物は、(A)〜
(F)成分を必須成分とするが、これ以外に必要に応じ
てシランカップリング剤、カーボンブラック等の着色
剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤、及びシリ
コーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等の種々の添加剤
を適宜配合しても差し支えない。又、本発明のエポキシ
樹脂組成物は、(A)〜(F)成分、及びその他の添加
剤等をミキサー等を用いて充分に均一に混合した後、更
に熱ロール又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕し
て得られる。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半
導体素子等の各種の電子部品を封止し、半導体装置を製
造するには、トランスファーモールド、コンプレッショ
ンモールド、インジェクションモールド等の従来からの
成形方法で硬化成形すればよい。The epoxy resin composition of the present invention comprises (A)
The component (F) is an essential component, but if necessary, a silane coupling agent, a coloring agent such as carbon black, a release agent such as natural wax and synthetic wax, and a low stress such as silicone oil and rubber. Various additives such as additives may be appropriately compounded. In addition, the epoxy resin composition of the present invention is prepared by mixing the components (A) to (F) and other additives sufficiently and uniformly using a mixer or the like, and then melt-kneading with a hot roll or a kneader. , After cooling and pulverized. Various electronic components such as semiconductor elements are encapsulated using the epoxy resin composition of the present invention, and semiconductor devices are manufactured by curing and molding using conventional molding methods such as transfer molding, compression molding, and injection molding. do it.
【0014】[0014]
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。配合割合は重量部とす
る。なお、実施例、及び比較例で用いたエポキシ樹脂、
フェノール樹脂、イオン捕捉剤の略号及び構造を、以下
にまとめて示す。 エポキシ樹脂(E−1):オルソクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂(日本化薬(株)・製、軟化点62℃、
エポキシ当量198g/eq) エポキシ樹脂(E−2):ビフェニル型エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ(株)・製、融点95℃、エポキ
シ当量191g/eq) フェノール樹脂(H−1):フェノールノボラック樹脂
(軟化点83℃、水酸基当量104) フェノール樹脂(H−1):フェノールアラルキル樹脂
(軟化点75℃、水酸基当量175) イオン捕捉剤(I−1):Mg4.3Al2(OH)12.6C
O3・3.5H2O(協和化学(株)・製、DHT) イオン捕捉剤(I−2):BiO(OH)0.7(NO3)
0.3(東亞合成(株)・製)EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples. The mixing ratio is by weight. In addition, the epoxy resin used in the Examples and Comparative Examples,
Abbreviations and structures of the phenolic resin and the ion scavenger are summarized below. Epoxy resin (E-1): ortho-cresol novolak type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., softening point 62 ° C,
Epoxy equivalent 198 g / eq) Epoxy resin (E-2): Biphenyl type epoxy resin (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., melting point 95 ° C., epoxy equivalent 191 g / eq) Phenol resin (H-1): Phenol novolak resin (Softening point 83 ° C, hydroxyl equivalent 104) Phenol resin (H-1): phenol aralkyl resin (softening point 75 ° C, hydroxyl equivalent 175) Ion scavenger (I-1): Mg 4.3 Al 2 (OH) 12.6 C
O 3 · 3.5H 2 O (Kyowa Chemical Co., Ltd., DHT) Ion scavenger (I-2): BiO (OH) 0.7 (NO 3 )
0.3 (Toagosei Co., Ltd.)
【0015】 実施例1 エポキシ樹脂(E−1) 95重量部 フェノール樹脂(H−1) 50重量部 1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(以下、DBUという ) 2重量部 溶融球状シリカ 710重量部 金属水酸化物固溶体(Mg0.8Zn0.2(OH)2、平均粒径1μm) 120重量部 イオン捕捉剤(I−1) 10重量部 エポキシシランカップリング剤 5重量部 カーボンブラック 3重量部 カルナバワックス 5重量部 を常温でスーパーミキサーを用いて混合し、70〜10
0℃でロール混練し、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成
物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を以下の方法で
評価した。結果を表1に示す。Example 1 Epoxy resin (E-1) 95 parts by weight Phenol resin (H-1) 50 parts by weight 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (hereinafter referred to as DBU) 2 parts by weight Fused spherical silica 710 parts by weight Metal hydroxide solid solution (Mg 0.8 Zn 0.2 (OH) 2 , average particle size 1 μm) 120 parts by weight Ion scavenger (I-1) 10 parts by weight Epoxysilane coupling agent 5 parts by weight Carbon black 3 parts by weight of carnauba wax 5 parts by weight at room temperature using a super mixer, 70 to 10
Roll kneading was performed at 0 ° C., followed by cooling and pulverization to obtain an epoxy resin composition. The obtained epoxy resin composition was evaluated by the following method. Table 1 shows the results.
【0016】評価方法 スパイラルフロー:EMMI−1−66に準じたスパイ
ラルフロー測定用金型を用いて、金型温度175℃、圧
力70kg/cm2、硬化時間120秒で測定した。 硬化性:(株)オリエンテック・製、JSRキュラスト
メーターIVPSを用いて、ダイスの直径35mm、振
幅角1°、成形温度175℃、成形開始90秒後のトル
ク値を測定した。数値が小さいほど硬化が遅い。単位は
kgf・cm。 難燃性:低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で
試験片(127mm×12.7mm×3.2mm)を成
形し、アフターベークとして175℃、8時間処理した
後、UL−94垂直法に準じてΣF、Fmaxを測定し、
難燃性を判定した。 吸水率:低圧トランスファー成形機を用いて、成形温度
175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120秒で
試験円盤(直径50mm、厚さ4mm)を成形し、アフ
ターベークとして175℃、8時間処理した後、150
℃で16時間乾燥処理を行い、85℃、相対湿度85%
で168時間処理を行ったものについて、初期重量に対
する増加重量の百分率を求めた。単位は%。 耐半田クラック性:低圧トランスファー成形機を用い
て、成形温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時
間120秒で80pQFP(2mm厚、チップサイズ
9.0mm×9.0mm)を成形し、アフターベークと
して175℃、8時間処理した後、85℃、相対湿度8
5%で96時間の処理を行い、IRリフロー処理(24
0℃、10秒)を行った。超音波探傷機を用い、パッケ
ージ内部の剥離、クラック等の不良を観察した。6個の
パッケージ中の不良パッケージ数を示す。 高温保管特性:低圧トランスファー成形機を用いて、成
形温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間12
0秒で16pDIP(チップサイズ3.0mm×3.5
mm)を成形し、アフターベークとして175℃、8時
間処理した後、高温保管試験(185℃、1000時
間)を行い、配線間の電気抵抗値が初期値に対し20%
増加したパッケージを不良と判定した。15個のパッケ
ージ中の不良率を百分率で示した。単位は%。 耐湿信頼性:低圧トランスファー成形機を用いて、成形
温度175℃、圧力70kg/cm2、硬化時間120
秒で模擬素子(パッシベーション膜無し)を搭載した1
6pDIP(チップサイズ3.0mm×3.5mm)を
成形し、アフターベークとして175℃、8時間処理し
た後、130℃、相対湿度85%で5.5V印加し、回
路のオープン不良を測定した。10個のパッケージ中で
半分のパッケージが不良となった時間で表した。尚、評
価は1000時間まで行った。単位は時間。Evaluation method Spiral flow: Spiral flow was measured using a mold for measuring spiral flow according to EMMI-1-66 at a mold temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 and a curing time of 120 seconds. Curability: Using a JSR Curastometer IVPS manufactured by Orientec Co., Ltd., the diameter of the die was 35 mm, the amplitude angle was 1 °, the molding temperature was 175 ° C., and the torque value after 90 seconds from the start of molding was measured. The smaller the value, the slower the curing. The unit is kgf · cm. Flame retardancy: A test piece (127 mm × 12.7 mm × 3.2 mm) was molded using a low pressure transfer molding machine at a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 and a curing time of 120 seconds, and 175 ° C. as an after-bake. , After treatment for 8 hours, ΔF and Fmax were measured according to the UL-94 vertical method,
Flame retardancy was determined. Water absorption: A test disk (diameter 50 mm, thickness 4 mm) was molded using a low-pressure transfer molding machine at a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 120 seconds. After that, 150
Dry at 16 ° C for 16 hours, 85 ° C, 85% relative humidity
168 hours, the percentage of increase in weight relative to the initial weight was determined. Units%. Solder crack resistance: 80 pQFP (2 mm thick, chip size 9.0 mm × 9.0 mm) was molded using a low pressure transfer molding machine at a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 , and a curing time of 120 seconds, followed by after-baking. After treatment at 175 ° C for 8 hours, 85 ° C and relative humidity of 8
96 hours processing at 5%, IR reflow processing (24
(0 ° C., 10 seconds). Using an ultrasonic flaw detector, defects such as peeling and cracks inside the package were observed. The number of defective packages in the six packages is shown. High-temperature storage characteristics: using a low-pressure transfer molding machine, molding temperature 175 ° C., pressure 70 kg / cm 2 , curing time 12
16pDIP in 0 seconds (chip size 3.0mm × 3.5
mm), and after-baked at 175 ° C. for 8 hours, subjected to a high-temperature storage test (185 ° C., 1000 hours).
The increased package was determined to be defective. The percentage defective in 15 packages is shown as a percentage. Units%. Moisture resistance reliability: Using a low pressure transfer molding machine, molding temperature 175 ° C, pressure 70 kg / cm 2 , curing time 120
1 with a simulation device (without passivation film) in seconds
A 6pDIP (chip size: 3.0 mm × 3.5 mm) was molded, treated at 175 ° C. for 8 hours as an after-bake, and then 5.5 V was applied at 130 ° C. and a relative humidity of 85% to measure open circuit failure. It was expressed as the time when half of the packages were defective. The evaluation was performed up to 1000 hours. The unit is time.
【0017】実施例2〜7、比較例1〜7 表1、表2の配合に従い、実施例1と同様にしてエポキ
シ樹脂組成物を得て、実施例1と同様にして評価した。
結果を表1、表2に示す。比較例1に用いた臭素化ビス
フェノールA型エポキシ樹脂のエポキシ当量は、365
g/eq.。Examples 2 to 7, Comparative Examples 1 to 7 According to the formulations shown in Tables 1 and 2, an epoxy resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Tables 1 and 2. The epoxy equivalent of the brominated bisphenol A type epoxy resin used in Comparative Example 1 was 365
g / eq. .
【表1】 [Table 1]
【0018】[0018]
【表2】 [Table 2]
【0019】[0019]
【発明の効果】本発明に従うと、ハロゲン系難燃剤、及
びアンチモン化合物を含まず、成形性に優れた半導体封
止用エポキシ樹脂組成物が得られ、これを用いた半導体
装置は難燃性、高温保管特性、耐湿信頼性及び耐半田ク
ラック性に優れる。According to the present invention, an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor which does not contain a halogen-based flame retardant and an antimony compound and has excellent moldability can be obtained. Excellent high temperature storage characteristics, moisture resistance reliability and solder crack resistance.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 Fターム(参考) 4J002 CC03X CC07X CD00W CD03W CD04W CD05W CD06W CD13W CE00W CE00X DE078 DE079 DE098 DE108 DE147 DE149 DE259 DJ007 DJ017 DJ047 EU096 EU116 EW016 EY016 FD017 FD138 FD139 FD156 GQ05 4M109 EA02 EB03 EB04 EB18 EC14 EC20 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 23/29 H01L 23/30 R 23/31 F-term (Reference) 4J002 CC03X CC07X CD00W CD03W CD04W CD05W CD06W CD13W CE00W CE00X DE078 DE079 DE098 DE108 DE147 DE149 DE259 DJ007 DJ017 DJ047 EU096 EU116 EW016 EY016 FD017 FD138 FD139 FD156 GQ05 4M109 EA02 EB03 EB04 EB18 EC14 EC20
Claims (4)
樹脂、(C)硬化促進剤、(D)無機充填材、(E)全
エポキシ樹脂組成物中に1〜15重量%の一般式(1)
で示される金属水酸化物固溶体、及び(F)全エポキシ
樹脂組成物中に0.2〜3重量%の一般式(2)で示さ
れるイオン捕捉剤を必須成分とし、(D)と(E)と
(F)の合計量が全エポキシ樹脂組成物中に70〜93
重量%であることを特徴とする半導体封止用エポキシ樹
脂組成物。 Mg1-xM2+ x(OH)2 (1) (式中M2+は、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu
2+及びZn2+からなる群から選ばれた少なくとも1種の
二価金属イオンを示し、xは0.01≦x≦0.5の数
を示す) MgaAlb(OH)2a+3b-2c(CO3)c・dH2O (2) (式中、0<b/a≦1、0≦c/b<1.5、dは正
数)1. An epoxy resin, (B) a phenolic resin, (C) a curing accelerator, (D) an inorganic filler, and (E) 1 to 15% by weight of the general epoxy resin composition in the total epoxy resin composition. 1)
And (F) an ion scavenger represented by the general formula (2) as an essential component in the total epoxy resin composition, and (D) and (E). ) And (F) in a total amount of 70 to 93 in the total epoxy resin composition.
An epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor, which is contained in a weight percentage. Mg 1-x M 2+ x (OH) 2 (1) (where M 2+ is Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu
Represents at least one kind of divalent metal ion selected from the group consisting of 2+ and Zn 2+ , and x represents a number of 0.01 ≦ x ≦ 0.5) Mg a Al b (OH) 2a + 3b -2c (CO 3 ) c · dH 2 O (2) (where 0 <b / a ≦ 1, 0 ≦ c / b <1.5, and d is a positive number)
溶体のM2+がZn2+、又はNi2+である請求項1記載の
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。2. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein M 2+ of the metal hydroxide solid solution represented by the general formula (1) is Zn 2+ or Ni 2+ .
Mg4.3Al2(OH)12.6CO3・3.5H2Oである請
求項1、又は2記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成
物。3. The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the ion scavenger represented by the general formula (2) is Mg 4.3 Al 2 (OH) 12.6 CO 3 .3.5H 2 O. object.
止用エポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止して
なることを特徴とする半導体装置。4. A semiconductor device comprising a semiconductor element encapsulated with the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1.
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- 2000-01-14 JP JP2000005470A patent/JP2001192533A/en active Pending
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